TỔNG QUAN ĐỒ ÁN CHƯNG CẤT

Chia sẻ: Vo Van Huong | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

353
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chưng cất là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng cũng như các hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp(nghĩa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi của các cấu tử khác nhau).Trong trường hợp đơn giản thì chưng và cô đặc hầu như không khác nhau.Tuy nhiên giữa chúng có ranh giởi căn bản.Trong trường hợp chưng thì dung môi và chất tan đều bay hơi,trường hợp cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất...

Chủ đề:

chat cat da cau tu

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: TỔNG QUAN ĐỒ ÁN CHƯNG CẤT

TỔNG QUAN ĐỒ ÁN 1. Khái quát về chưng cất : Chưng cất là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp ch ất l ỏng cũng nh ư các hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi của các cấu tử khác nhau). Trong trường hợp đơn giản thì chưng và cô đặc hầu như không khác nhau. Tuy nhiên giữa chúng có ranh giởi căn b ản. Trong tr ường hợp chưng thì dung môi và chất tan đều bay hơi, trường h ợp cô đ ặc thì ch ỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi. Đối với trường hợp hai cấu tử ta có sản phẩm đỉnh gồm các cấu tử có độ bay hơi lớn (cấu tử nhẹ) và một phần ít cấu tử có độ bay h ơi lớn (c ấu t ử nặng) và sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một ph ần rất ít cấu tử có độ bay hơi lớn. Chưng cất hệ nhiều cấu tử thường gặp trong công nghệ hóa dầu và trong công nghiệp tinh chế các loại tinh dầu thiên nhiên. Vi ệc tính toán thi ết k ế các thiết bị chưng cất hệ nhiều cấu tử khá phức tạp so với hệ hai cấu tử, do đó người ta phải đưa ra một số khái niệm dơn giản hóa như việc phân loại hỗn hợp, xác định các đại lượng vật lý cũng như cách biễu diễn cân bằng pha. Hỗn hợp có từ ba cấu tử trở lên được gọi là hỗn hợp nhiều cấu tử. Số lượng cấu tử trong hỗn hợp càng nhiều thì tính chất ph ức tạp càng tăng khi chưng cất. Do đó, người ta đã phân biệt ra hai loại: a. Hỗn hợp nhiều cấu tử đơn giản: đó là những hỗn hợp mà các cấu tử có thể xác định được số lượng, nồng độ và chủng loại.
b. Hỗn hợp nhiều cấu tử phức tạp: tính chất phức tạp của loại hỗn hợp này là do số cấu tử nhiều và đa dạng mà không thể xác định được s ố lượng và nồng độ của chúng. Các phương pháp chưng cất được phân loại theo: • Áp suất làm việc: chưng cất áp suất thấp, áp suất thường, áp suất cao. • Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn (chưng đơn giản) và bán liên tục. 2. Tính toán chưng cất 2.1. Đối với hệ hai cấu tử 2.1.1. Phương pháp Mc Cabe – Theile Phương pháp Mc Cabe – Theile thích hợp cho nhiều trường hợp có tổn thất nhiệt và nhiệt dung riêng không lớn. Cơ sở của phương pháp này là xem gần đúng đường làm việc phần chưng và phần cất là đường thẳng, t ức là chứng thùa nhận một số giả thuyết sau: - Số mol của pha hơi đi từ dưới lên bằng nhau trong tất cả tiết diện của tháp. - Hốn hợp đầu vào tháp ở nhiệt dộ sôi. - Chất lỏng ngưng trong thiết bị ngưng có thành phần bằng thành ph ần h ơi ra khỏi đỉnh tháp. - Đun sôi ở đáy tháp bằng hơi đối gián tiếp. - Số mol chất lỏng không đổi theo chiều cao của đoạn cất và chưng. Phương trình đường làm việc:
Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng. : tỉ số lượng hỗn hợp nhập liệu so với sản phẩm đỉnh. : chỉ số hồi lưu là tỉ số giữa lưu lượng dòng hoàn lưu (L 0) và lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh (D). Chỉ số hồi lưu: Chỉ số hồi lưu thích hợp (R) được xác định thông qua chỉ số hồi lưu tối thiểu (Rmin) và quan hệ theo phương trình sau: R= b.Rmin. Chỉ số hồi lưu tối thiểu dược xác định theo các bước sau: 1. Vẽ đồ thị đường cân bằng pha trên đồ thị x,y. 2. Xác định điểm D (xD, yD= xD) đỉnh tháp chưng cất trên đồ thị. 3. Xác định điểm nhập liệu (xF, y*F) trong đó y*F là nồng độ pha hơi cân bằng ứng với nồng độ nhập liệu. 4. Dựng đường thẳng qua 2 điểm trên, giá trị giao điểm của đường th ẳng với trục trung chính bằng , từ đấy suy ra giá trị Rmin. Xác định số mâm lý thuyết Xác định số mâm lý thuyết bằng đồ thị được tiến hành như sau: 1. Vẽ đường cân bằng x-y trên đồ thị nồng độ phần mol. 2. Xác định phương trình đường làm việc và biểu diễn ph ương trình đương làm việc trên đồ thị.Các phương trình đường làm việc là
đương thẳng nên chỉ cần thiết lập 2 điểm đẻ vẽ các phương trình này. 3. Vẽ các bậc thang thay bắt đàu từ điểm A (x D, yD= xD) và kết thúc ở điểm C (xw, xw).Số bậc thang trên đồ thị ứng số mâm lý thuyết cần tìm. 2.1.2. Phương pháp Ponchon- Savarit. Phương pháp này giả sử rằng nhiệt tổn thất không đáng kể. Phần cất : Cân bằng vật chất bộ phận phân phối lỏng: VN = LN + 1 +D Phương trình cân bằng vật chất cho các mâm ở đoan cất: Ln+1 + Vn-1 = Ln + Vn Ln+1.xn+1 + Vn-1.yn-1 = Ln xn + Vn.yn. Phương trinh cân bằng năng lượng cho từng mâm trên đoạn cất: Ln+1.HL,n+1 + Vn-1.HV,n-1 = Ln HL,n + Vn.HL,n Mâm nhập liệu: Phương trình cân bằng vật chất tại mâm nhập liệu LF+1 + VF-1 + FL + FV =LF + VF\ LF+1.xF+1 +VF-1.yF-1 + FL.xF + FV.yF = LF.xF + VF.yF Phương trình cân bằng năng lượng tại mâm nhập liệu: LF+1.HL,F+1 + VF-1.HV,F-1 + FL.+ FV = LF .HL,F + VF .HL,F
Phần chưng Phương trình cân bằng vật chất cho các mâm ở đoạn chưng Lm+1 + Vm-1 = Lm +Vm Lm+1.xm+1 + Vm-1.ym-1 = Lm.xm+ Vm.ym Phương trình cân bằng tạ vị trí nồi đun: W + L 2 = V1 Phương trình cân bằng năng lượng trên từng mâm cho đoạn chưng: L.mF+1.HL,m+1 + Vm-1.HV,m-1 = Lm.HL,m + Vm.HL,m 2.2. Đối với hỗn hợp đa cấu tử 2.2.1. Phương pháp đơn giản hóa Gilliland Gilliland giúp ta xác đinh được nhiệt độ, lưu lượng và nồng độ các cấu tử của dòng nhập liệu, đỉnh, đáy; dự đoán được tỉ số hồi lưu và số mâm lý thuyết làm cơ sở để phục vụ cho phần tính toán từng mâm tiếp theo. Hệ thức đơn giản hóa Hai đại lượng quan trọng nhất trong chưng cất là tỷ số hồi lưu R và sỗ bặc biến dổi nồng độ N.Gilliland đã đưa ra một hệ th ức đ ơn gi ản hóa nh ằm biểu diễn mối quan hệ giữa tỉ số hồi lưu R và sỗ bậc N dưới dạng các hảm số (N) và (R): (R)
Quan hệ giữa hai hệ thức này được biễu diễn bằng thực nghiệm. Công thức Fense xác định Nmin Số bậc nồng độ tối thiểu (Nmin) ứng với trường hợp hồi lưu hoàn toàn.Đối với hệ 2 cấu tử Nmin có thể xác định bằng đồ thị nhưng với hệ nhiều cấu tử đơn giản thì người ta thường dùng đến công thức Fenske. • Đối với hệ 2 cấu tử Khi hồi lưu hoàn toàn hai đường làm việc sẽ trùng nhau với đ ương phân giác gốc phần thứ tư thứ nhất.( đường y=x). Xét một tháp n+1 bậc biến đổi nồn độ trong đó bao gồm nồi đun (bậc n+1).
Tại đỉnh tháp : mâm thứ n y1= yD y2=x1 Tại nồi đun ( đáy tháp): mâm thứ n+1 xn+1=xw yn+1=xn phương trình cân bằng pha cho Nm =n+1 bậc tổng quát in Công thức Fenske hệ 2 cấu tử • Đối với hệ nhiều cấu tử Công thức Fenske cho hệ nhiều cấu tử Ta thử xét trường hợp chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử với hồi lưu toàn phần tương ứng với số bậc biến đổi nồng độ tói thiểu Nmin= n+1. lg(= Nminlg + lg( phương trình này biểu diễn sự phân bố tỉ số nồng độ các cấu tử ở đỉnh và đáy tháp theo đường thẳng theo phương trình logarit. Tỷ số hồi lưu tối thiểu Rmin
min Vế bên phải của công thức trên mô tả mối quan hệ với các cấu tử khóa ở nhóm hạng thứ nhất còn nhóm hạng thứ hai với cấu tử nh ẹ và nhóm h ạng th ứ 3 là quan hệ với cấu tử nặng. Nếu có cấu tử trung gian thì cấu tử trung gian nh ẹ sẽ được tính toán theo cấu tử nhẹ và cấu tử trung gian nặng sẽ được tính theo cấu tử nặng. Công thức trên được sử dụng tính toán R min cho cả hai trường hợp nhập liệu biên, tuy nhiên có đại lượng l được xác định riêng biệt cho từng trường hợp,cụ thể được trình bày trong bảng sau: Nhập liệu Nhập liệu dang hơi Cấu tử dạng lỏng sôi % bay hơi Tính l % bay hơi Tính l inhẹ jnhẹ li nhẹ=Zj nhẹ/ Zj nặng iv liv=Ziv/Zj nặng iL liL= Zj nhẹ/ZIl jnặng - 100 – - j li nặng=Zj nhẹ/Zi nặng li nặng=Zjnhẹ/Zi nặng Giải thích các kí hiệu:
Zi – nồng độ cấu tử I trong hỗn hợp ban đầu. – độ bay hơi tương đối trung bình của cấu tử i so với cấu t ử khóa n ặng (j nặng) iv, iL – cấu tử trung gian nhẹ và trung gian nặng. 2.2.2. Phương pháp tính từng mâm Phương pháp toán từng mâm giúp ta xác định chính xác nồng độ các cấu tử và nhiệt độ trên từng mâm, số mâm lý thuyết chính xác, từ đây làm cơ sở để trích phân đoạn sản phẩm theo mong muốn. • Cơ sở tính toán Không có sự tổn thất năng lượng trên mâm nên không tính toán đến các phương trình cân bằng năng lượng. Số mâm tính là số mâm lý thuyết, tức là tại mỗi mâm quá trinh truy ền khối đều đạt đến quá trình cân bằng pha. Ta chia tháp chưng cất thành hai phần riêng biệt: Đọan cất ta tính từ đỉnh tháp xuống, khi đó ta có x iD=yi1(yi1 nồng đồ mâm thứ 1 của đoạn cất). Đoạn chưng ta tính từ đáy tháp lên,khi đó ta có xiW=x’i0(x’i0 nồng độ mâm thứ 0 của đoạn chưng tức nồi đun). Lưu lượng pha hơi và pha lỏng ở mỗi đoạn tháp là không đổi: Đoạn cất (luyện):V=const; L=const Đoạn chưng: V’= const; L’= const.
Trên mỗi mâm ta tính cân bằng pha trước rồi tính cân bằng vật chất để xác định nồng độ cấu tử mâm tiếp theo. Hai đoạn chưng và cất đều kéo dài đến mâm nhập liệu nên việc tính toán kết thúc ở mâm nhập liệu. Nồng độ cuối cùng tính toán của đoạn chưng và cất phải đồng nh ất cho nên phải xét điều kiện hội tụ qua từng mâm. Các phương trình tính toán trên mâm Cân băng pha Cân bằng vất chất V= L+D Đoạn cất Vy(n+1)=Lxi(n) +DxiD (luyện) yi(n+1)= xi(n) + xiD L ’= V ’ + W Đoạn y’i(m)= L’x’i(m+1)= V’y’i(m) +Wx’iw chưng x’i(m+1)= y’i(m)) + x’iw y,x :nồng độ pha hơi và pha lỏng ở đoạn cất. y’,x’: nồng độ pha hơi và pha lỏng ở đoạn chưng. I=1,2,…l: số cấu tử trong hỗn hợp. • Công thức hiệu chỉnh nồng độ
Ban đầu việc tính toán ta phải giả thuyết phân bố nồng độ s ản ph ẩm đỉnh và đáy, sau đó kiểm tra giả thuyết dựa vào độ hội tụ trên mâm nh ập li ệu. Nếu không đạt ta phải giả thuyết mới và tính toán lại. Thông thường khi tính toán, nồng độ tại mâm nhập liệu tại hai 2 giai đoạn không giông nhau nên phải hiệu chỉnh. Công thức hiệu chỉnh nồng độ: liD, liW: số mol cấu tử i giả thuyết tại sản phẩm đỉnh và đáy. : độ sai lệch số mol cấu tử I tại sản phẩm và đáy. Nếu độ sại lệch không lớn thì có thể không giả thuyết lại. Nếu độ sai lệch không lớn thì hiệu chỉnh lại giả thuyết như sau: l’iD = liD l’iW = liW Với l’iD , l’iW ta xác định được nồng độ x iD và xiW từ đó tính lại từ đầu cho đoạn chưng và đoạn cất. 3. Tổng quan về chưng cất cồn thô: Muốn tách cồn thô khỏi giấm chính và sau đó tinh ch ế nó để nh ận đ ược cồn có chất lượng cao, người ta có thể thực hiện theo các phương pháp gián đoạn, bán liên tục hoặc liên tục theo các s ơ đò thi ết b ị khác nhau, t ừ đ ơn gi ản đến phức tạp, tùy theo điều kiện vốn đầu tư và yêu cầu ch ất lượng đ ề ra c ủa cơ sở sản xuất.
Chưng gián đoạn có ưu điểm là đơn giản, dễ thao tác nhưng bộc lộ nhiều nhược điểm. Do thời gian phải mất 6 đến 8 giờ nên thùng chứa lớn, tốn vất liệu chế tạo mà năng suất lại thấp. Mặc khác giấm chính đưa vào không được đun nóng bằng nhiệt nhưng tụ của cồn thô nên tốn hơi. N ồng độ không ổn định và giảm dần theo thời gian. Sơ đồ tinh chế gián đoạn tuy cho phép nhận được cồn có chất lượng nhưng hiệu suất thu hồi thấp, tốn hơi và công sức lao động do phải cất lại, do đo hiện nay ít dùng. Chưng liên tục cho phép khắc phục các nhược điểm kể trên và đảm bảo hiệu quả kinh tế cao hơn. Hiện nay ở các nước tiên tiến không còn tồn t ại s ơ đồ chưng gián đoạn.Ở nước ta nhiều xí nghiệp vừa và nhỏ và các xưởng tư nhân cũng đang cũng đang bỏ dần kiểu chưng lạc hậu và kém hiệu quả kinh tế này. Hệ thống chưng cất cồn có thể thực hiện theo nhi ều s ơ đ ồ khác nhau: 2 tháp, 3 tháp, 4 tháp. Hệ thống chưng luyện hai tháp tuy có tiên tiến hơn so với ch ưng luyện gián đoạn và bán liên tục nhưng chất lượng cốn vẫn chưa cao và muốn thu nhận cồn tốt phải lấy tăng lượng cồn đầu. Hệ thống chưng luyện ba tháp gồm sơ đò gián tiếp một dòng có ưu đi ểm là dễ thao tác chất lượng cồn tốt và ổn định, nhưng tốn hơi. Còn sơ đồ vừa gián tiếp vừa trực tiếp, hai dòng có ưu điểm là tiết được th ời gian nhưng đòi hỏi sự tự động hóa tốt và chính xác. Trường hợp muốn nâng cao chất lượng cồn hơn nữa ta tiến hành chưng luyện theo sơ đồ bốn tháp( có thêm tháp làm s ạch) bao gồm: s ơ đ ồ ch ưng luyện 3 tháp + một tháp fusel + bốn.
Đối với hỗn hợp hai cấu tử ta sử dụng các phương pháp tính toán như sau:
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 1. Giả thiết ban đầu: Chưng cất phân đoạn hỗn hợp cồn thô ở áp suất khí quy ển 1atm. Hỗn hợp cồn thô chứa khoảng 50 cấu tử khác nhau trong đó bao gồm ch ủ y ếu 5 nhóm cấu tử chính vì vậy trong quá trình chưng cất phân đoạn ta chọn 5 cấu tử đặc trưng cho từng nhóm cấu tử để làm cơ sở tính toán: Ta chọn 5 cấu tử đặc trưng đại diện (mỗi cấu tử đại diện cho một nhóm các cấu tử). Thành phần nhập liệu: • Axit axetic: 20 – 200 mg/l • Ester (Etyl axetat): 150 – 550 mg/l • Anđêhit axetic: 90 – 900 mg/l • Izo butylic: 0,2 – 0,5% khối lượng • Ethanol: 5 – 10% thể tích • Nước: 892,2g Lưu lượng dòng nhập liệu: 10lit/h Thành phần sản phẩm đỉnh (theo tiêu chuẩn cồn loại 1): • Axit axetic: 20 mg/l • Ester (Etyl axetat): 50 mg/l • Anđêhit axetic: 15 mg/l • Izo butylic: 15 mg/l
• Ethanol: 96% thể tích 2. Chuẩn bị dữ kiện và các giả thiết ban đầu Chọn cấu tử khóa: ethanol là cấu tử khóa nhẹ: j nhẹ Nước là cấu tử khóa nặng: j nặng Nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi: 1 Lít nhập liệu Các cẩu tử TP Trung bình Số mol Phần mol Izo butylic 0,5% KL 0.065 0.001276239 Axetandehit 500 mg/l 0.011 0.000215979 Axit axetic 100 mg/l 0.001514 2.97265.10-5 Etyl axetat 300 mg/l 0.003405 6.68553.10-5 Ethanol 8% V 1.28 0.025132081 Nước 892,2g 49.57 0.97327912 Cân bằng vật chất ta được: ` F=D+W Giả sử lưu lượng ban đầu cho quá trình biện luận • Lưu lượng nhập liệu: 10 l/h • Lưu lượng đỉnh: 0,83 l/h • Lưu lượng đáy: 9,17 l/h Từ tiêu chuẩn cồn loại 1 ta có thành phần mol trong 1l s ản ph ẩm đ ỉnh, t ừ đó suy ra thành phần mol trong 0,83l sản phẩm đỉnh, cân bằng vật chất: F.xiF = xiD.D + xiW. W Nên xiW = (F.xiF – xiD.D)/W Điều kiện nhận giá trị là lưu lượng sản phẩm đỉnh nhiều nhất và xiW > 0
Sau quá trình biện luận thì giá trị lưu lượng trên phù hợp với điều kiện đặt ra. Lập bảng giả thiết phân bố nồng độ cho 1l nhập liệu như sau: Các cấu tử mol sp đỉnh mol sp đáy xiD (%mol) xiW (%mol) Izo butylic 0,0000166 0,0649834 0,00001 0,001313348 Axetandehit 0,000028303 0,010971697 0,00002 0,000221722 Axit axetic 0,000025149 0,001488851 0,00002 3.10-5 Etyl axetat 0,000047144 0,003357856 0,00003 6,793.10-5 Ethanol 1,27156 0,00844 0,877 0,000166498 Nước 0,17845 49,39155 0,123 0,99819814 Tổng 1,450127196 49,4807918 1,00008 0,999997655 Tính độ bay hơi tương đối: Ta cần tính độ bay hơi tương đối của các cấu tử trong hỗn hợp t ương ứng với ba vị trí của tháp chưng: • Đỉnh tháp: αiD • Đáy tháp: αiW • Nơi nhập liệu: αiF Từ đó tính ra độ bay hơi tương đối trung bình: Tính toán độ bay hơi tương đối hoàn toàn dựa vào kết qu ả tính cân b ằng pha trong hỗn hợp nhiều cấu tử (tính lặp), vì hỗn hợp cồn thô ch ưa có đồ th ị
thực nghiệm để tra cứu nên ta xem gần đúng hỗn hợp này là hỗn hợp lý tưởng để xác định hằng số K: Để tính giá trị Po ta sử dụng công thức: Trong đó: Các cấu tử C1 C2 C3 C4 C5 Izo butylic 106.295 -9866.4 -11.655 1.0832.10-17 6 Axetandehit 193.69 -8036.7 -29.502 0.043678 1 Axit axetic 53.27 -6304.5 -4.2985 8.8865.10-18 6 Etyl axetat 66.824 -6227.6 -6.41 1.7914.10-17 6 Ethanol 73.304 -7122.3 -7.1424 2.8853.10-6 2 Nước 73.649 -7258.2 -7.3037 4.1653.10-6 2 Sau đây là kết quả tính toán: Nơi đỉnh tháp Nhiêt độ giả thiết t = 82.2oC Các cấu tử yi=xiD Ki xi=yi/Ki αiD=Ki/Kj nặng -5 Izo butylic 0.00001 0.238720562 4.189.10 0.470259083 Axetandehi 0.00002 6.029439496 3.317.10-6 11.87747995 t Axit axetic 0.00002 0.29196558 6.85.10-5 0.575147214 Etyl axetat 0.00003 1.170396692 2.563.10-5 2.305581348 Ethanol 0.877 1.156479961 0.758335665 2.278166579 Nước 0.123 0.50763626 0.242299477 1 1.00008 1.000774482
Nơi đáy tháp Nhiệt độ giả thiết t = 100.15oC Các cấu tử xiw Ki yi=Ki.xiw αiw=Ki/Kj nặng Izo butylic 0.001313 0.5151106 0.00068 0.515440103 Axetandehit 0.000222 9.1580593 0.00203 9.16391731 Axit axetic 3.10-5 0.5581736 1.7.10 -5 0.558530671 Etyl axetat 6.79.10-5 2.0079355 0.00014 2.009219862 Ethanol 0.000166 2.2156467 0.00037 2.217063949 Nước 0.998198 0.9993607 0.99756 1 0.999998 1.00079 Vì nhập liệu chúng ta ở trạng thái lỏng sôi nên ta không c ần ph ải gi ả thiết phần trăm bay hơi tương đối trong hỗn hợp nhập liệu nhưng phải xác định nhiệt độ lỏng sôi của hỗn hợp nhập liệu, ta có bảng kết quả: Xác định nhiệt độ lỏng sôi nhập liệu Nhiệt độ nhập liệu t = 99.3oC Các cấu tử xiF=yi Ki xi=yi/Ki Izo butylic 0.001276239 0.507923464 0.002512659 Axetandehit 0.000215979 9.086696652 2.376.10-5 Axit axetic 2.972.10-5 0.551535965 5.389.10-5 Etyl axetat 6.685.10-5 1.988105378 3.363.10-5 Ethanol 0.025132081 2.189282412 0.011479598 Nước 0.97327912 0.986951189 0.986147168 1 1.000250719
Nơi nhập liệu Nhiêt độ nhập liệu t = 99.3oC Các cấu tử xiF Ki yi=xiF.Ki αiF=Ki/Kj nặng Izo butylic 0.0012762 0.497798956 0.00063531 0.513488663 Axetandehit 0.000216 8.985526463 0.001940683 9.268733707 Axit axetic 2.973.10-5 0.542166386 1.612.10 -5 0.559254472 Etyl axetat 6.686.10-5 1.960039293 0.000131039 2.021816121 Ethanol 0.0251321 2.152062795 0.054085817 2.219891851 Nước 0.9732791 0.969444883 0.943540462 1 1 1.000349429 Độ bay hơi tương đối trung bình của hỗn hợp: Số liệu α i ( Trung bình) Cấu tử αiD αiW αiF αi Izo butylic 0.4702591 0.5154401 0.5134887 0.49928527 Axetandehit 11.87748 9.1639173 9.2687337 10.0294078 Axit axetic 0.5751472 0.5585307 0.5592545 0.56425901 Etyl axetat 2.3055813 2.0092199 2.0218161 2.10789928 Ethanol 2.2781666 2.2170639 2.2198919 2.23819801 Nước 1 1 1 1 3. Xác định Nmin: 3.1. Kiểm tra dữ liệu giả thiết: Tính Nmin của các cấu tử với cấu tử khóa Ta sử dụng công thức Fenske để xác định N min và kiểm tra giả thiết phân bố nồng độ các cấu tử ở đỉnh tháp và đáy tháp
Công thức Fenske tính Nmin: Cấu tử yi=xiD xiw (xiD/xjD).(xjW/xiW) αi Nmin 0.499285 Izo butylic 0.00001 0.00131335 0.06179194 4.008166 3 Axetandehi 10.02940 0.00002 0.00022172 0.732035541 - t 8 Axit axetic 0.00002 3.10-5 5.408197856 0.564259 - 2.107899 Etyl axetat 0.00003 6.794.10-5 3.583743496 1.71171 3 Ethanol 0.877 0.0001665 42746.68253 2.238198 13.23499 Nước 0.123 0.99819814 1 1 - Tổng 1.00008 0.99999766 Ta thấy các giá trị Nmin chênh lệch nhau khá lớn vì vậy một số giả thiết nồng độ ban đầu là chưa hợp lý Thành phần j nặng luôn ảnh hưởng nhiều đến quá trình chưng nên ta dựa vào thành phần này để hiệu chỉnh. 3.2. Hiệu chỉnh nồng độ: Đặt số mol Izo butylic trong sản phẩm ở đỉnh tháp là: a (mol) số mol Axetandehit trong sản phẩm ở đỉnh tháp là: b (mol) số mol Axit axetic trong sản phẩm ở đỉnh tháp là: c (mol) số mol Etyl axetat trong sản phẩm ở đỉnh tháp là: d (mol) số mol Ethanol trong sản phẩm ở đỉnh tháp là: 1.27156 (mol)